L'elio è un elemento chimico con il simbolo LE e il numero atomico 2. È un raro gas atmosferico, incolore, insapore, insapore, non tossico, non infiammabile, solo leggermente solubile in acqua. La concentrazione di elio nell'atmosfera è 5,24 x 10-4 in percentuale di volume. Ha i punti di ebollizione e scioglimento più bassi di qualsiasi elemento ed esiste solo come gas, tranne in condizioni estremamente fredde.

L'elio viene trasportato principalmente come elio gassoso o liquido e viene utilizzato in reattori nucleari, semiconduttori, laser, lampadine, superconduttività, strumentazione, semiconduttori e fibre ottiche, ricerche di laboratorio criogeniche, MRI e R&D.

La fonte a freddo a bassa temperatura

L'elio è usato come refrigerante criogenico per fonti di raffreddamento criogenico, come la risonanza magnetica (MRI), la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR), acceleratore di particelle quantistiche superconduttori, il grande collider addronico, interferometro (Squido), risonanza di spin elettronica (ESR) e accumulo di energia magnetica superconduttiva (PMI), generatori superconduttori MHD, sensore superconduttore, trasmissione di potenza, trasporto di Maglev, spettrometro di massa, magnete superconduttore, forte separatori di campo magnetico, magneti di superconduttori del campo anulare per reattori di fusione. L'elio raffredda i materiali superconduttori criogenici e i magneti a zero quasi assoluti, a quel punto la resistenza del superconduttore scende improvvisamente a zero. La resistenza molto bassa di un superconduttore crea un campo magnetico più potente. Nel caso delle attrezzature MRI utilizzate negli ospedali, campi magnetici più forti producono maggiori dettagli nelle immagini radiografiche.

L'elio è usato come super refrigerante perché l'elio ha i punti più bassi di scioglimento e ebollizione, non si solidifica a pressione atmosferica e 0 K e l'elio è chimicamente inerte, rendendo quasi impossibile reagire con altre sostanze. Inoltre, l'elio diventa superfluido al di sotto di 2,2 Kelvin. Fino ad ora, l'ultra-mobilità unica non è stata sfruttata in nessuna applicazione industriale. A temperature inferiori a 17 Kelvin, non vi è alcun sostituto dell'elio come refrigerante nella fonte criogenica.

Aeronautica e astronautica

L'elio è anche usato in palloncini e dirigibili. Poiché l'elio è più leggero dell'aria, dirigibili e palloncini sono pieni di elio. L'elio ha il vantaggio di non essere infiammabile, sebbene l'idrogeno sia più vivace e abbia un tasso di fuga inferiore dalla membrana. Un altro uso secondario è nella tecnologia dei razzi, in cui l'elio viene utilizzato come mezzo di perdita per spostare il carburante e l'ossidante nei serbatoi di stoccaggio e condensare idrogeno e ossigeno per produrre carburante a razzo. Potrebbe anche essere utilizzato per rimuovere carburante e ossidante dalle apparecchiature di supporto a terra prima del lancio e potrebbe pre-cool di idrogeno liquido nel veicolo spaziale. Nel razzo Saturno V utilizzato nel programma Apollo, erano necessari circa 370.000 metri cubi (13 milioni di piedi cubi) di elio.

Analisi di rilevamento e rilevamento delle perdite della pipeline

Un altro uso industriale di elio è il rilevamento delle perdite. Il rilevamento delle perdite viene utilizzato per rilevare perdite in sistemi contenenti liquidi e gas. Poiché l'elio si diffonde attraverso i solidi tre volte più veloce dell'aria, viene utilizzato come gas tracciante per rilevare perdite in apparecchiature ad alta vacum (come serbatoi criogenici) e vasi ad alta pressione. L'oggetto viene posto in una camera, che viene quindi evacuata e piena di elio. Anche a velocità di perdita fino a 10-9 mbar • L / s (10-10 Pa • M3 / s), l'elio che fuggono attraverso la perdita può essere rilevato da un dispositivo sensibile (uno spettrometro di massa elio). La procedura di misurazione è generalmente automatizzata e viene chiamata test di integrazione dell'elio. Un altro metodo più semplice è riempire l'oggetto in questione con elio e cercare manualmente perdite usando un dispositivo portatile.

L'elio viene utilizzato per il rilevamento delle perdite perché è la molecola più piccola ed è una molecola monatomica, quindi l'elio perde facilmente. Il gas elio viene riempito nell'oggetto durante il rilevamento delle perdite e, se si verifica una perdita, lo spettrometro di massa elio sarà in grado di rilevare la posizione della perdita. L'elio può essere utilizzato per rilevare perdite in razzi, serbatoi di carburante, scambiatori di calore, linee di gas, elettronica, tubi televisivi e altri componenti di produzione. Il rilevamento delle perdite con elio è stato utilizzato per la prima volta durante il progetto di Manhattan per rilevare perdite negli impianti di arricchimento dell'uranio. L'elio di rilevamento delle perdite può essere sostituito con idrogeno, azoto o una miscela di idrogeno e azoto.

Saldatura e lavoro in metallo

Il gas elio viene utilizzato come gas protettivo nella saldatura ad arco e nella saldatura ad arco al plasma a causa della sua maggiore energia potenziale di ionizzazione rispetto ad altri atomi. Il gas elio attorno alla saldatura impedisce al metallo di ossidare nello stato fuso. L'elevata energia potenziale di ionizzazione dell'elio consente la saldatura ad arco plasmatico di metalli diversi utilizzati nelle costruzioni, nella costruzione di navi e aerospaziale, come leghe di titanio, zirconio, magnesio e alluminio. Sebbene l'elio nel gas di schermatura possa essere sostituito da argon o idrogeno, alcuni materiali (come l'elio di titanio) non possono essere sostituiti per la saldatura ad arco al plasma. Perché l'elio è l'unico gas al sicuro ad alte temperature.

Una delle aree di sviluppo più attive è la saldatura in acciaio inossidabile. L'elio è un gas inerte, il che significa che non subisce reazioni chimiche se esposto ad altre sostanze. Questa caratteristica è particolarmente importante nei gas di protezione della saldatura.

L'elio conduce anche bene il calore. Questo è il motivo per cui è comunemente usato nelle saldature in cui è necessario un input di calore più elevato per migliorare la bagnabilità della saldatura. L'elio è anche utile per l'accelerazione.

L'elio è generalmente miscelato con argon in quantità variabili nella miscela di gas protettivo per sfruttare appieno le buone proprietà di entrambi i gas. L'elio, ad esempio, funge da gas protettivo per aiutare a fornire modalità di penetrazione più ampie e superficiali durante la saldatura. Ma l'elio non fornisce la pulizia che Argon fa.

Di conseguenza, i produttori di metalli spesso considerano la miscelazione di argon con elio come parte del loro processo di lavoro. Per la saldatura ad arco in metallo schermato a gas, l'elio può comportare il 25% al ​​75% della miscela di gas nella miscela di elio/argon. Regolando la composizione della miscela di gas protettivo, il saldatore può influenzare la distribuzione del calore della saldatura, che a sua volta influenza la forma della sezione trasversale del metallo di saldatura e la velocità di saldatura.

Industria dei semiconduttori elettronici

Come gas inerte, l'elio è così stabile che difficilmente reagisce con altri elementi. Questa proprietà lo rende usato come scudo nella saldatura ad arco (per prevenire la contaminazione dell'ossigeno nell'aria). L'elio ha anche altre applicazioni critiche, come semiconduttori e produzione di fibre ottiche. Inoltre, può sostituire l'azoto nelle immersioni profonde per prevenire la formazione di bolle di azoto nel flusso sanguigno, impedendo così la malattia da immersioni.

Volume delle vendite di elio globale (2016-2027)

Il mercato globale dell'elio ha raggiunto $ 1825,37 milioni nel 2020 e dovrebbe raggiungere $ 2742,04 milioni nel 2027, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 5,65% (2021-2027). L'industria ha una grande incertezza nei prossimi anni. I dati di previsione per il 2021-2027 in questo documento si basano sullo sviluppo storico degli ultimi anni, sulle opinioni degli esperti del settore e le opinioni degli analisti in questo documento.

L'industria dell'elio è altamente concentrata, proveniente da risorse naturali e ha produttori globali limitati, principalmente negli Stati Uniti, Russia, Qatar e Algeria. Nel mondo, il settore dei consumatori è concentrato negli Stati Uniti, in Cina e in Europa e così via. Gli Stati Uniti hanno una lunga storia e una posizione irremovibile nel settore.

Molte aziende hanno diverse fabbriche, ma di solito non sono vicine ai loro mercati di consumo target. Pertanto, il prodotto ha un costo di trasporto elevato.

Dagli primi cinque anni, la produzione è cresciuta molto lentamente. L'elio è una fonte di energia non rinnovabile e le politiche sono in atto nei paesi produttori per garantirne l'uso continuato. Alcuni prevedono che l'elio si esaurirà in futuro.

L'industria ha un'alta percentuale di importazioni ed esportazioni. Quasi tutti i paesi usano l'elio, ma solo pochi hanno riserve di elio.

L'elio ha una vasta gamma di usi e sarà disponibile in sempre più campi. Data la scarsità di risorse naturali, è probabile che la domanda di elio aumenti in futuro, richiedendo alternative appropriate. I prezzi dell'elio dovrebbero continuare a salire dal 2021 al 2026, da $ 13,53 / m3 (2020) a $ 19,09 / m3 (2027).

L'industria è influenzata dall'economia e dalla politica. Man mano che l'economia globale si riprende, sempre più persone sono preoccupate di migliorare gli standard ambientali, in particolare nelle regioni sottosviluppate con grandi popolazioni e una rapida crescita economica, la domanda di elio aumenterà.

Al momento, i principali produttori globali includono Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (DZ) e Gazprom (RU), ecc. Nel 2020, la quota di vendita dei primi 6 produttori supererà il 74%. Si prevede che la concorrenza nel settore diventerà più intensa nei prossimi anni.

Equipaggiamento criogenico HL

A causa della scarsità di risorse di elio liquido e del prezzo in aumento, è importante ridurre la perdita e il recupero dell'elio liquido nel suo processo di utilizzo e trasporto.

HL Cryogenic Equipment che è stato fondato nel 1992 è un marchio affiliato alla società di attrezzature criogeniche HL Cryogenic Equipment Co., Ltd. L'attrezzatura criogenica HL è impegnata nella progettazione e nella produzione del sistema di tubazioni criogeniche isolate al vuoto e apparecchiature di supporto correlate per soddisfare le varie esigenze dei clienti. Il tubo isolato a vuoto e il tubo flessibile sono costruiti in un elevato sottovuoto e materiali speciali a più strati multi-strato e passa attraverso una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi e un trattamento a vuoto elevato, che viene utilizzato per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido , Argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gamba di gas etilene liquefatto e gas naturale liquefatto GNL.

La serie di prodotti di pipa con rivestimento a vuoto, tubo con rivestimento a vuoto, valvola con rivestimento a vuoto e separatore di fase nella società di attrezzature criogeniche HL, che ha attraversato una serie di trattamenti tecnici estremamente rigorosi, sono utilizzate per il trasferimento di ossigeno liquido, azoto liquido, argon liquido, idrogeno liquido, elio liquido, gamba e GNL e questi prodotti sono serviti per attrezzature criogeniche (ad es. Serbatoi criogenici, Dewars e Coldbox ecc.) Nelle industrie di separazione dell'aria, gas, aviazione, elettronica, superconduttore, chips, assemblaggio di automazione, cibo e bevande, farmacia, ospedale, biobanca, gomma, ingegneria chimica di produzione di nuovi materiali, ferro e acciaio e ricerca scientifica ecc.

HL Cryogenic Equipment Company è diventato il fornitore/venditore qualificato di Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, Boc, Iwatani e Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) ecc.